Refrigeración por inmersión interna: los pros y los contras de la práctica de rápido crecimiento de la minería de Bitcoin

El enfriamiento por inmersión se ha convertido en una técnica de rápida evolución para aumentar la eficiencia de la plataforma de minería de bitcoin, con muchos pros, contras y detalles a considerar.

Conferencia minera de Scott, organizada en Round Rock, Texas, los días 7 y 8 de febrero, contó con un panel titulado "Inmersión" con cinco panelistas: David Branscum (director de desarrollo comercial de Refrigeración por inmersión Midas), Justin Podhola (fundador y director ejecutivo de Minería Elite Inc.), Scot Johnson (CEO de pala digital), Jonathan Yuan (propietario de LLC calentada por monedas) y Gary Testa (presidente y director ejecutivo de Fluidos de Ingeniería); y fue moderado por Tone Vays (anfitrión de Conferencia Inconfiscable y ávido Bitcoiner).

Los panelistas acordaron universalmente que el enfriamiento por inmersión es el futuro de la minería de Bitcoin, y el siguiente es un resumen de dicho panel con una introducción ligera a la minería para los no iniciados.

Minería de Bitcoin de un vistazo

La minería en la red de Bitcoin es el proceso de agregar transacciones al libro mayor abierto, conocido como cadena de bloques, y asegurar el historial de esas transacciones de tal manera que modificar ese libro mayor por cualquier entidad es poco práctico desde el punto de vista computacional, energético y financiero.

La minería de Bitcoin se realiza principalmente con un ASIC (circuito integrado de aplicación específica), coloquialmente conocido como "plataforma de minería" para un solo sistema informático, que busca resolver un problema computacionalmente difícil que la red aceptará. Los mineros de Bitcoin compiten entre sí para extraer el siguiente bloque en la cadena de bloques y el protocolo recompensa el subsidio del bloque al minero exitoso, actualmente 6.25 bitcoins (este concepto se amplía en la sección "Información adicional" a continuación), así como cualquier red tarifas de transacción incluidas en ese bloque.

El proceso de calcular un hash SHA-256 para ser aceptado por la red, el problema computacionalmente difícil que los mineros intentan resolver, requiere intencionalmente muchos recursos.

Si bien este proceso funciona para limitar la cantidad de bloques encontrados cada día, también obliga a los mineros a "probar" que su trabajo computacional se realizó de manera justa y correcta de acuerdo con las reglas del protocolo antes de que los bloques se agreguen al libro de contabilidad, lo que se conoce en conjunto como prueba de trabajo. Los mineros que protegen la red de Bitcoin mediante ASIC a través de la prueba de trabajo permiten la distribución justa y aleatoria de nuevas monedas de forma descentralizada, a diferencia de otros métodos de protección de protocolos, como la prueba de participación, que funcionan específicamente para recompensar a los miembros más ricos de la red. En el protocolo de Bitcoin, las ballenas, grandes tenedores de bitcoins, no reciben recompensas ni sirven para proteger la red simplemente en virtud de su acumulación de bitcoins.

Si bien esta explicación de la minería de Bitcoin está muy resumida, el concepto central se presenta y podemos comenzar a examinar los sistemas de minería enfriados por aire y por inmersión.

Nota: Los términos "ASIC" y "plataforma de minería" se usan indistintamente a continuación. Los panelistas solo discutieron la instalación y los beneficios del enfriamiento por inmersión “monofásico”.

Refrigeración por aire versus refrigeración por inmersión para mineros de Bitcoin

En términos generales, las plataformas mineras están diseñadas con ventiladores de alta velocidad que fuerzan el flujo de aire a través de los componentes internos del ASIC para enfriar activamente los tableros de control, los chips de computadora que trabajan día y noche para resolver el problema computacionalmente difícil mencionado anteriormente.

El cálculo de la energía gastada por hash se puede hacer más eficiente y reducir los costos operativos generales para el minero si la configuración puede eliminar de manera efectiva el calor generado por los hashboards. El objetivo general en el enfriamiento de las plataformas mineras es proporcionar la mayor cantidad de enfriamiento con el menor costo posible. La minería de Bitcoin "enfriada por aire" es el método tradicional y simple de administrar el calentamiento y el enfriamiento de las plataformas mineras con ventiladores y aire atmosférico ordinario.

La minería de Bitcoin "enfriada por inmersión" también funciona para administrar el calentamiento y el enfriamiento de las plataformas mineras, pero con bombas de circulación y líquidos especiales diseñados para funcionar con dispositivos electrónicos en lugar de aire.

A continuación se muestran ejemplos pictóricos de sistemas enfriados por aire y enfriados por inmersión:

La inmersión es la práctica de sumergir completamente o sumergir la plataforma de minería en un líquido térmicamente conductor con mayores propiedades aislantes que el aire ordinario. Tal vez contradictorio al principio, sumergir su plataforma de minería electrónica energizada en un líquido especialmente diseñado permite una mayor eliminación de calor de los chips de computadora siempre calientes y agitados.

El ASIC puede hacer hash de manera más eficiente si se le dan temperaturas constantes y óptimas y continuar extrayendo bitcoins por más tiempo con la ayuda de líquidos especialmente diseñados para eliminar el calor. Imagínese que después de salir a correr, necesita refrescarse; sería más rápido y efectivo sumergirse en un charco de agua fría que simplemente pararse afuera para que el aire lo enfríe gradualmente.

El mismo proceso de pensamiento se puede aplicar a los chips de computadora ASIC que necesitan enfriarse. El líquido tiene una mayor capacidad de transferencia de calor que el aire, lo que lo convierte en un medio de enfriamiento ideal. Los mineros se preocupan principalmente por lograr una tasa de flujo óptima del aire o líquido dieléctrico sobre los tableros de hashboard. El medio refrigerante viaja sobre el disipador de calor disipadores de calor en los chips individuales y transfiere energía térmica desde la superficie más caliente (el disipador térmico del chip) a la sustancia más fría (el aire o el líquido), manteniendo así las temperaturas necesarias para mantener el funcionamiento adecuado del chip. Los líquidos son mucho más efectivos para alejar el calor de la fuente de calor que el aire en la escala de 1,200-veces o mayor rendimiento.

Al igual que con cualquier dispositivo electrónico con el tiempo, el ASIC finalmente sucumbe a su constante coacción de hashing y falla, lo que se conoce apropiadamente como la "tasa de mortalidad" o "tasa de fallas" de las plataformas mineras. Los síntomas de temperaturas de funcionamiento altas y prolongadas que provocan daños permanentes en las virutas incluyen escapes térmicos a través de mayores corrientes de fuga, mayor error de cuantificación tasa debido a la disminución de la relación señal-ruido, irreversiblemente transistores de sobrecalentamiento y adicional pérdida de control del transistor. La disminución de la tasa de mortalidad de las plataformas de uno a través de optimizaciones de calefacción y refrigeración a su vez generará ganancias adicionales. Aquí es donde el enfriamiento por inmersión puede ayudar a reducir la tasa de mortalidad para capitalizar la longevidad de la plataforma minera y devolver los ahorros al presupuesto del minero.

El nombre del juego de minería es escalar operaciones con costos adicionales mínimos, de modo que la habilidad de escalar una operación minera de Bitcoin es una forma de arte, expresada en medio de gastos despiadados.

Las ventajas del enfriamiento por inmersión

Como se mencionó, el enfriamiento por inmersión puede reducir la tasa de mortalidad de las plataformas mineras. El enfriamiento por inmersión también permite un overclocking más fácil del ASIC, una práctica que implica aumentar los terahashes por segundo (TH/s) de la plataforma de minería, pero también aumentará el consumo de energía y la generación de calor.

Sin un medio para mitigar adecuadamente la carga de calor adicional, el ASIC puede volverse poco confiable o fallar por completo. Por ejemplo, un ASIC preconfigurado especificado para 100 TH/s a 3,000 watts se podría overclockear a 140 TH/s pero a 5,000 watts, lo que significa que su tasa de hash total por ASIC ha aumentado, pero su energía gastada por terahash por segundo también ha aumentado. El ajuste fino del mecanismo de overclocking puede dar como resultado una eficiencia energética de hash óptima.

Al aumentar la potencia de hashing por ASIC mientras se sacrifica el gasto de energía adicional, en realidad se puede ahorrar dinero al reducir el espacio total de la plataforma de minería. Por ejemplo, 1 megavatio de potencia puede servir a 333 plataformas de minería refrigeradas por aire con los 3,000 vatios preconfigurados cada una, mientras que, a través del overclocking enfriado por inmersión, ese 1 megavatio de potencia puede servir a 200 o 250 plataformas de minería a 4,000 o 5 vatios cada una. generar ahorros de costos al demandar menos plataformas mineras por megavatio. Además, reducir la cantidad de mineros también reduce los requisitos de tamaño de las instalaciones y reduce las necesidades de personal en el sitio. El aumento del poder de hash permite una mayor oportunidad de ganar más bitcoins y, por lo tanto, continuar escalando las operaciones.

Otra ventaja de la minería enfriada por inmersión es la eliminación de la acumulación de partículas de aire en los chips de minería, lo que degrada el rendimiento de la plataforma de minería con el tiempo si no se limpia con regularidad. A medida que se acumulan partículas en la superficie del chip, el chip es cada vez más incapaz de irradiar calor de manera eficiente y mantener el funcionamiento. Estas partículas de aire generalmente se filtran hasta cierto punto en los sistemas enfriados por aire, pero no se filtran por completo. Los filtros de aire solo pueden eliminar partículas hasta un cierto tamaño en función de la clasificación del filtro, y las clasificaciones de filtro más altas inducen mayores caídas de presión en dichos filtros, lo que potencialmente priva al ASIC del flujo de aire necesario para una operación exitosa sin también aumentar los motores del ventilador de admisión o escape, y en consecuencia, los costos eléctricos para los motores aumentados. La minería refrigerada por inmersión es un proceso semicerrado que mantiene los ASIC agradables, limpios y, en general, más seguros, mientras que la minería refrigerada por aire toma todo lo que reside en el aire y lo pasa a través del ASIC, como partículas de polvo, polen y residuos de smog.

Un beneficio adicional de eliminar la acumulación de partículas a través del enfriamiento por inmersión puede ser la instalación en entornos geográficos con aire atmosférico de baja calidad que, de otro modo, deterioraría los chips de la computadora más rápido de lo normal en una configuración de enfriamiento por aire. Los lugares con climas extremos pero fuentes de energía prometedoras se vuelven potencialmente viables con la implementación de la minería enfriada por inmersión donde la minería enfriada por aire puede no ser razonable debido a las malas condiciones atmosféricas. El enfriamiento por inmersión puede continuar empujando los límites de la minería hacia regiones remotas que anteriormente habrían sido desfavorables para los sistemas enfriados por aire.

Un aspecto que a veces se pasa por alto en la minería es el puro ruido generado por un solo ASIC, típicamente en el rango de 70 a 80 decibelios (dB), o similar al sonido de una aspiradora... las 24 horas del día, los siete días de la semana, todos todo el año. Las plataformas mineras enfriadas por aire se pueden encerrar con material atenuador de sonido para reducir el ruido entre 10 y 20 dB, si se hace bien. Sin embargo, el enfriamiento por inmersión prácticamente elimina el insoportable ruido de funcionamiento de los ASIC a un ruido de fondo indetectable. Esto puede ser una ventaja especialmente útil si la minería en casa con compañeros de cuarto o una pareja y la propagación del ruido es motivo de preocupación.

Además, el enfriamiento por inmersión es un enfoque más ecológico para la minería de Bitcoin, ya que el rechazo de calor de los ASIC se puede recuperar por completo y reutilizar para calentar su agua domestica, piscina y calefacción por suelo radiante como algunos ejemplos. Varias empresas ya capitalizan este rechazo de calor complementando los sistemas de calefacción primarios, como Minería sabia, mina caliente y Energía Ming (el autor no puede verificar la calidad o vigencia de las empresas y productos mencionados).

Si bien ciertamente no es necesario integrar la minería de Bitcoin con estos sistemas extracurriculares, el calor desperdiciado de las plataformas de minería se puede aprovechar para reducir los gastos en sistemas de calefacción del hogar, y también se podría recuperar algo de dinero con la energía gastada en el hogar. calefacción.

Aunque no se discutió explícitamente en el panel, la implementación del enfriamiento por inmersión implica una reducción de los desechos electrónicos debido a una tasa reducida de fallas en la plataforma minera. Basado en un general preocupación infundada, la minimización de los desechos electrónicos está directamente relacionada con mayores ahorros para el minero. Como se mencionó anteriormente, reducir los costos y eliminar los gastos innecesarios es crucial para escalar las operaciones y aumentar las ganancias. La preocupación de que los vertederos de la tierra se desborden con desechos electrónicos de plataformas mineras sería una violación directa de los objetivos que esos mismos mineros buscan lograr: exprimir y estirar hasta el último satoshi gastado para mantener el tiempo de actividad de la operación.

En resumen, el enfriamiento por inmersión elimina la acumulación de partículas de aire corrosivas y, cuando se realiza correctamente el overclocking, puede incluso prolongar la vida útil operativa de la plataforma de minería, así como bombear terahashes adicionales por segundo, lo que ahorra dinero de manera efectiva en la cantidad de plataformas necesarias para lograr una tasa de hash equivalente. de plataformas mineras refrigeradas por aire. Si uno lo desea, el desperdicio de calor también podría reutilizarse para devolver ahorros adicionales a los bolsillos de los mineros en forma de facturas de servicios públicos más bajas.

Por supuesto, también hay "desventajas" de trabajar con refrigeración por inmersión que deben considerarse detenidamente antes de decidir qué sistema de refrigeración es el mejor para su configuración.

Desventajas del enfriamiento por inmersión

Si bien los panelistas no lo discutieron a fondo, tal vez incluso lo pasaron por alto, existen desventajas en el enfriamiento por inmersión que pueden intimidar o simplemente frustrar a los nuevos mineros que buscan ingresar a la industria.

Históricamente, el costo de instalar plataformas mineras de inmersión era económicamente prohibitivo, pero se ha vuelto más lucrativo que hace cinco o seis años. Sin embargo, el capital inicial requerido representa un desafío para aquellos que buscan sumergirse en la minería enfriada por inmersión. Sin embargo, la otra perspectiva de esto es que los componentes como el fluido dieléctrico pueden ser costosos, pero pueden verse como una forma de "seguro" para garantizar que la plataforma minera funcione a su máxima expectativa de vida útil potencial.

La modificación del hardware para el enfriamiento por inmersión requiere comprender tanto el líquido que se usa como las plataformas de minería que se usan, ya que algunos líquidos pueden funcionar mejor con algunas plataformas que con otros líquidos, y viceversa. En la práctica, el diseño dependerá de la aplicación. También es prudente asegurarse no solo de que el líquido sea compatible con el hardware propuesto, sino también de que el firmware que ejecuta ese hardware sea adecuado. Sin investigar primero la compatibilidad del líquido, el firmware y el hardware, el ASIC puede no funcionar una vez sumergido. Si bien técnicamente no es una desventaja, este paso de investigación y desarrollo puede desanimar a los mineros que simplemente desean enchufar la plataforma de minería y dar por terminado el día.

El dimensionamiento, la selección y el diseño de los componentes del sistema enfriado por inmersión, como las tuberías, los tanques y las bombas, requieren investigación y tiempo de configuración adicionales. El medio de enfriamiento debe recircularse entre el tanque y el intercambiador de calor a una velocidad precisa; de lo contrario, la plataforma minera podría sobrecalentarse. Si el flujo de líquido es demasiado lento, el calor no se eliminará adecuadamente de los disipadores de calor del chip y si el flujo de líquido es demasiado rápido, el intercambio de calor de chip a líquido no se producirá correctamente y el ASIC se sobrecalentará. Sin mencionar que, si el tanque, la bomba y el sistema de tuberías interconectadas no están sellados de manera hermética, entonces el líquido dieléctrico costoso se filtrará y potencialmente anulará las ganancias de eficiencia de hash.

Las configuraciones enfriadas por aire también necesitan una previsión de ingeniería en cuanto al tamaño, la selección y el diseño de los sistemas de ventilación y cualquier recinto que reduzca el sonido, pero la refrigeración por inmersión es relativamente más compleja en su ejecución para el minero novato de Bitcoin.

En algún momento, será necesario reparar, mantener o simplemente mover el ASIC. Debido a las características aceitosas del fluido no conductor utilizado en las aplicaciones de enfriamiento por inmersión, sería necesario limpiar la sustancia del equipo antes del mantenimiento, un paso bastante complicado en general que se evita con las plataformas mineras enfriadas por aire. Esto es quizás más parecido a un escenario de "elige tu veneno" entre limpiar el aceite molesto en las configuraciones de enfriamiento por inmersión o limpiar las partículas finas corrosivas en las configuraciones de enfriamiento por aire.

Pensamientos Finales

En resumen, las plataformas mineras refrigeradas por aire son rápidas y fáciles de usar, pero tienen ventajas y desventajas que deben ser revisadas por cualquier persona que esté seriamente interesada en dedicarse a la minería. Los panelistas recomendaron encarecidamente a cualquier persona que pueda respaldar las recomendaciones de instalación de la plataforma de minería que pruebe la minería doméstica. Si no está minando para escalar, intente minar para obtener un conocimiento más profundo y práctico de la red Bitcoin detrás de escena mientras apila no-KYC bitcoin en una prima.

La minería de Bitcoin refrigerada por aire puede no ser suficiente para las computadoras que demandan energía y están en constante evolución, según la hipótesis de algunos panelistas. El diseño de chip cada vez más avanzado puede requerir en última instancia refrigeración por inmersión si el aire no puede manejar la carga de calor de la plataforma. A medida que las plataformas mineras individuales de Bitcoin y las operaciones mineras completas continúan superando los límites de las eficiencias de hashing, el enfriamiento por inmersión puede convertirse en el método más significativo para que los mineros aumenten sus tasas totales de hash y reduzcan los gastos generales. Además, a medida que aumentan los costos de hardware, la propuesta de valor del enfriamiento por inmersión se vuelve más atractiva al maximizar la vida útil de la plataforma de minería, lo que esencialmente sería válido para siempre.

Si está incursionando en la minería de Bitcoin y luego se une a eventos relevantes, grupos de chat y local encuentros son herramientas vitales para aprender consejos y trucos de la industria. Roma no se construyó en un día, y prácticamente todos los mineros de Bitcoin a gran escala en la actualidad también comenzaron desde cero. La socialización y la creación de redes con compañeros mineros también pueden formar socios comerciales potenciales, como el propietario de la tierra con electricidad barata pero que carece de capital, o el minero experimentado con plataformas listas que necesitan electricidad barata e infraestructura física, o el capitalista de riesgo con la capacidad financiera. know-how pero falta de orientación técnica. Estas reuniones tratan de encontrar el yin de tu yang, la pieza que falta en tu rompecabezas de minería de Bitcoin.

Una nota final para los nuevos mineros que no están seguros de que la minería de Bitcoin sea una profesión viable: el director ejecutivo de Whinstone, Chad Everett Harris, tuvo algunos consejos positivos para los mineros interesados ​​en comenzar su propia operación minera cuando dio la bienvenida a nuestro grupo de turistas en las instalaciones mineras de Whinstone en Rockdale. Cualquiera lo puede hacer.

Whinstone se formó a partir de una discusión en Chipotle sobre algunos burritos hace solo cuatro años, según Harris, donde él y otros tres (Jason Les, Ashton Harris y David Schatz) centraron toda su atención en la minería de Bitcoin, a pesar de que ninguno de ellos tenía experiencia previa con operaciones mineras a gran escala. Fue un viaje y un proceso de aprendizaje: Harris atribuye su éxito al entrelazamiento de sus operaciones expansivas con la comunidad local, abrazando a la población e involucrándose en mejorar el nivel de vida tanto de sus empleados como de la comunidad de Rockdale.

Información adicional

La recompensa por bloque es actualmente de 6.25 bitcoins y se reducirá en un 50% cada 210,000 bloques. Cada bloque se agrega al libro mayor cada 10 minutos en promedio, lo que equivale a aproximadamente cuatro años para que se reduzca drásticamente la recompensa del bloque. Este es el infame límite de suministro controlado de 21,000,000 bitcoins que limita la cantidad total de bitcoins que circulan. Se estima que para el año 2140, se extraerán todos los bitcoins y la recompensa del bloque solo consistirá en tarifas de transacción que, en teoría, serán suficientes para pagar a los mineros por su trabajo en la seguridad de la red.

Esta es una publicación invitada de Okada. Las opiniones expresadas son totalmente propias y no reflejan necesariamente las de BTC, Inc. o Bitcoin Magazine.

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• Fuente: https://bitcoinmagazine.com/business/guide-to-immersion-cooling-bitcoin-mining